Research Article

고혈당 자극 내피세포의 통합 전사체 및 분비체 단백질체 분석 및 표적 화합물의 스크리닝

DOI:

10.3791/69578

⸱

December 30th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Hebei Luoxue Innovation Medicine Research Institute, 2State Key Laboratory for Innovation and Transformation of Luobing Theory, 3Hebei University of Chinese Medicine, 4Hebei Medical University, 5Chengde Medical University

In This Article

Summary

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이 프로토콜은 당뇨병 합병증에서 내피 기능 장애의 분자 동인과 치료 표적을 규명하기 위해 네트워크 약리학적 스크리닝과 결합된 다중 오믹스 파이프라인(전사체 및 단백질체)을 구축합니다.

Abstract

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내피 기능 장애는 당뇨병 신장병(DKD)의 주요 원인이지만, 그 전신적 분자 기전은 아직 완전히 해독되지 않았습니다. 우리는 통합 다중 오믹스 분석이 고혈당 유발 내피 손상을 지도화하고 재사용 가능한 치료제를 식별할 수 있다고 가설을 세웠습니다. 재사용 가능한 계산 파이프라인을 적용하여 고혈당 내피세포와 당뇨병 신장의 전사체/분비체 프로필을 통합하였습니다. 이 연구는 534개의 흔히 상향 조절되는 유전자/단백질을 확인했습니다. 기능적 풍부화는 세포외 기질 재형성, 세포 간 소통, 염증 경로의 활성화를 밝혀냈습니다. 교차 데이터베이스 검증을 통해 278개의 고신뢰 매개체가 정교화되었고, 단백질-단백질 상호작용 네트워크 분석을 통해 10개의 허브 유전자를 정확히 찾아냈습니다. 네트워크 약리학을 이용해 승인된 약물 라이브러리를 스크리닝하여 이 네트워크를 표적으로 할 수 있는 여러 후보 화합물(예: 브루샨틴, 이델랄리시브)을 확인했습니다. 더 나아가, 전사 인자 조절과 대표적인 분자 도킹 시뮬레이션(예: CTCF/BRD4의 이델랄리시브)은 실험적 검증을 위한 기전적 가설을 제공했습니다. 결론적으로, 본 연구는 DKD에서 내피 병원성 기전을 명확히 하고 재활용 가능한 약물 후보를 지명하는 재사용 가능한 다중 오믹스 프레임워크를 확립하여, 기전 및 치료적 발견을 위한 전략적 접근법을 제시합니다.

Introduction

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당뇨병은 전 세계적인 건강 도전 과제로서 2021년에 전 세계 5억 2,900만 명에게 영향을 미쳤으며, 2050년까지 13억 1천만 명이 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 혈당 조절 외에도 장기적인 합병증이 이환율, 사망률, 삶의 질 저하의 주요 원인입니다. 여기에는 미세혈관 합병증(예: 당뇨병성 신장질환, 망막병증, 신경병증)과 대혈관 합병증(예: 가속된 죽상경화증)이 포함됩니다. 특히 DKD는 당뇨병 환자의 30%-40%에 영향을 미치며, 전 세계적으로 말기 신장 질환(ESRD)의 주요 원인입니다2. 이러한 합병증의 심각한 부담은 그 기전을 겨냥한 새로운 치료법의 긴급한 미충족 필요성을 강조합니다.

내피세포(EC)는 모든 혈관의 내막을 형성하며, 혈관 건강의 핵심적인 문지기 역할을 합니다. 고혈당 유발 내피 기능 장애는 당뇨병성 혈관병증과 장기 손상의 중심 원인 3,4. 높은 포도당 수치는 EC 내에서 일련의 부적응 반응을 유발하며, 여기에는 질소 산화물 조절 이상(NO) 생체이용률, 엔도텔....

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Protocol

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동물 실험은 허베이이링 의학연구소 동물 연구 및 윤리 위원회(승인 번호: N2024082)의 승인을 받아 수행되었습니다. 이 연구에 사용된 실험 재료와 기기는 재료 표를 확인하세요. 인원은 TRIzol(피부/눈 자극제, 페놀 포함)과 프로테아제 억제제(잠재적 호흡기/피부 감작제)와 같은 유해 시약을 다룰 때 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 엄격히 착용해야 합니다. 생물학/액체 폐기물은 오토클레이버 가능한 봉투에, 유해 화학 폐기물은 기관 유해 폐기물을 지정된 용기에 분리하여 처리합니다. 폐기 전에 소모품을 소독하세요.

당뇨병성 신병증 마우스 모델링

수컷 db/db 및 db/m 마우스(12주 대)는 특정 병원체가 없는 환경(SPF) 조건에서 22± 2°C, 56% ± 습도, 12시간의 빛/어둠 주기, 그리고 자유롭게 먹이와 물을 섭취하는 환경에서 유지되었습니다. 1주일간의 적응 기간 후, 쥐들은 무작위로 숫자 식별자를 부여받고 실험 그룹에 배정되었습니다. DB/db 마우스들은 DKD를 확립하기 위해 6주간 고단백 식단을 제공했습니다. 성공적인 모델링은 대조군 대비 유의한 증가된 요로 알부민-....

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Results

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고혈당 내피 분비체가 신세뇨관에 미치는 병원성 영향 입증

이 연구는 고혈당 내피 분비체의 병원성 효과 검증으로 시작되었습니다. 고혈당 인간 사구체 내피세포(HG-CM)에서 온 조건화된 배지는 대조군에 비해 인간 근위 세뇨관 상피세포(HK-2)의 생존 가능성을 유의미하게 저하시켰습니다.

이 기능적 증거를 바탕으로 통합 당뇨병 신장 전사체 및 고포당 처리 내피 분비체 분석(LC-MS/MS OF HG-CM)이 수행되었습니다. 이 연구는 병리성 유전자와 그에 상향 분비되는 병리성 유전자의 핵심 집합을 확인했습니다. 이러한 공통 병원성 표적을 활용하여, L1000CDS2 화합.......

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Discussion

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본 연구는 통합된 다중 오믹스 및 계산적 접근법을 통해 고혈당 유발 내피 분비체 기능 장애가 당뇨병성 신장 손상의 중요한 원인임을 확립하였습니다. 신장세뇨관에 대한 분비체 매개 세포독성이 534개의 내피 유래 인자의 체계적 조절 이상과 일치하며, 이는 기질 재형성, 산화 스트레스, 염증-핵심 경로에 수렴하여 DKD 병인성에 관여한다는 점입니다. 기전적으로 검증된 허브 CCL2, VWF, SERPINE1, THBS1(1.15에서 2630배 상규제 보임)을 포함한 278개의 고신뢰 매개체를 확인함으로써, 내피 전사 재프로그래밍이 분비되는 섬유화 촉진 및 염증성 효과자로 어떻게 전환되는지 파악함으로써 핵심 지식 공백을 해소한다26,33. 특히 CCL2(MCP-1)는 단핵구/대식세포의 신장 조직 모집을 조율하는 강력한 화학물질입니다. 임상 및 실험적 증거는 CCL2가 당뇨.......

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Disclosures

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저자들은 공개할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 연구는 중국 국가자연과학기금(32200644), 허베이 과학기술프로그램 프로젝트(246W2501D, 252W7716D), 연자오 황금 플랫폼(A20240022)의 지원을 받았습니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
CCL2 ELISA 키트써모피셔 사이언티브#88-7399-88
CCR2 억제제메르크 밀리포어#227016
세포 생존 검사 키트세븐 바이오테크놀로지CCK-8, SC119-01
DNA 시퀀서일루미나노바세쿼터 6000
고성능 액체 크로마토그래피 시스템써모피셔 사이언티브얼티메이트 3000 바이너리 RSLC
HRGECs 배양 매체상하이 중차오신저우생명공학 유한회사.1001
인간 신장 사구체 내피세포(HRGEC)상하이 중차오신저우 생명공학프리-H-00038
인간 신장 세뇨관 상피세포 완전 배지  프로셀CM-H193
인간 신장 세뇨관 상피세포 (HK2)프로셀CP-H193
수컷 DB/DB 및 db/m 마우스 (4주 된 생애)항저우 쯔위안 바이오테크 유한회사.SCXK 20190004
질량분석기써모피셔 사이언티브아스트랄
마이크로플레이트 흡광도 리더기분자 장치스펙트라맥스 iD5
프로테아제 억제제 칵테일 (EDTA 프리)로슈cOmplete, #5056489001
RNA 추출 시약써모피셔 사이언티브트리졸, #15596026
RNA 품질 분석기애질런트 테크놀로지스5300 조각 분석기, M5311AA
RNA 정량 기기써모피셔 사이언티브큐비트 3.0, Q33216
ROS 감지 키트써모피셔 사이언티브#EEA019
초여과 원심 장치 (3 kDa MWCO)메르크 밀리포어아미콘 울트라-4

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tuttle, K. R., et al. Diabetic kidney disease: a report from an ADA Consensus Conference. Diabetes Care. 37 (10), 2864-2883 (2014).
  2. Gu, H. F. Genetic and Epigenetic Studies in Diabetic Kidney Disease. Front Genet. 10, 507(2019).
  3. Młynarska, E., ....

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